改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法。改性纳米氧化铝的制备方法包括如下步骤：将用于制备所述改性纳米氧化铝的各原料混合，进行球磨处理；所述原料包括纳米氧化铝、改性剂和分散剂；所述改性剂选自青蒿素、青蒿素、抗菌肽、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基壳聚糖中的一种或多种。通过球磨在纳米氧化铝表面碰撞出活性位点，改性剂通过活性位点接枝在纳米氧化铝上，赋予改性纳米氧化铝优异的抗菌性；并且，会明显地改善纳米氧化铝的分散性能，使其不易团聚。此外，该方法工艺简单，操作简便，生产效率高，可节约时间和能耗，降低生产成本，无污染，对环境友好，适合工业化生产。业化生产。业化生产。

【技术实现步骤摘要】
改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法


[0001]本专利技术涉及无机氧化物改性
，特别是涉及一种改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]瓷砖是现代人类最常用的建筑材料之一，我国每年新建住宅的面积可达20亿平方米，因此瓷砖的使用量也非常可观。普通瓷砖本身对微生物和有机污染物并没有抗菌或光催化活性，因此瓷砖表面容易残留微生物和有机污染物，它们的存在、繁殖和积累会对人的健康和环境造成生物安全隐患。瓷砖还是手术室和其他医院空间的地板和墙壁的首选材料。越来越多的科学证据表明，环境表面在医院感染的传播中发挥着关键作用。多种病原体可在环境中持续数小时至数天，污染医院房间的表面和设备，最终传播在卫生保健人员手中。因此，在瓷砖釉面表面制备抗菌层对于消除上述问题具有重要意义。
[0003]物理气相沉积(PVD)涂层可以满足在釉面表面顶部沉积杀菌涂层，只需要给它们涂上杀菌剂，就可以获得所需的机械性能和抗菌功能的组合，但是单纯的物理沉积很容易脱落，并不符合长期使用的需求。以前的一些工作已经提出了掺杂技术，如离子植入，可以实现所需的性能的组合，但这种方法所需的成本较高。如何通过简单的方式将抗菌材料引入瓷砖中，赋予其优异的抗菌性且不易脱落，持久抗菌，一直困扰着相关研究人员。
[0004]纳米颗粒具有产生活性氧(ROS)的能力，具有很高的抗菌剂潜力。最近的研究表明，这种ROS的产生受到引入各种掺杂材料的能带结构修饰的高度影响。因此，掺杂纳米颗粒在最近的文献中得到了广泛的研究。掺杂剂的类型、合成技术和实验参数已被发现会影响材料的整体电子结构，导致不同的抗菌效率。
[0005]目前纳米颗粒的合成和功能化方面取得了一些进展，使其在生物医学上的应用大大增加。这包括药物传递，生物医学成像，血液净化，作为生物传感器、病原体的生物检测、组织工程，以及各种医疗纳米设备的制造。通过对材料尺寸、形貌和化学结构的控制，纳米材料可以进行定制，以实现特殊的机械、化学、光学、电和磁性性能。
[0006]纳米氧化铝(Al2O3)是一种常见的工业催化剂，具有相对均匀和高表面积的介孔，与其他介孔材料相比，具有较大的热稳定性。除了其特殊的特性外，纳米氧化铝是一种很好的药物携带候选药物，在热传感器和催化剂支持方面有其他应用。纳米氧化铝的其他优点包括低毒性、低价格和各种表面改性。纯氧化铝的带隙能(约3.43eV)也适用于光动力学应用。
[0007]近年来的研究主要集中在氧化铝掺杂不同的元素，如银，如Co，以提高光催化活性，包括提高表面等离子体活性、活性氧和光敏性，对其抗菌活性关注较少。目前在应用过程中存在的问题之一就是纳米氧化铝由于比表面积大，表面能高处于热力学不稳定状态，导致容易聚集，难以抗菌。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术提供了一种抗菌效果优异且不易团聚的改性纳米氧化铝，其可用于制备抗菌瓷砖。
[0009]技术方案如下：
[0010]一种改性纳米氧化铝的制备方法，包括如下步骤：
[0011]将用于制备所述改性纳米氧化铝的各原料混合，进行球磨处理；
[0012]所述原料包括纳米氧化铝、改性剂和分散剂；
[0013]所述改性剂选自青蒿素、抗菌肽、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基壳聚糖中的一种或多种。
[0014]在其中一个实施例中，所述纳米氧化铝和所述改性剂的质量比为(1～10)：1。
[0015]在其中一个实施例中，所述抗菌肽选自天蚕素、蛙皮素、蜜蜂抗菌肽和牛抗菌肽中的一种或多种。
[0016]在其中一个实施例中，所述分散剂为水，所述纳米氧化铝与所述水的质量比为1：(20～1000)。
[0017]在其中一个实施例中，所述分散剂为有机溶剂，所述纳米氧化铝与所述有机溶剂的质量比为1：(100～10000)。
[0018]在其中一个实施例中，球磨处理采用的球磨介质为粒径为0.05mm～0.5mm的氧化锆珠。
[0019]在其中一个实施例中，所述纳米氧化铝与所述球磨介质的质量比为1：(50～1000)。
[0020]在其中一个实施例中，球磨处理的温度为20℃～40℃，球磨处理的转速为200rpm～500rpm，时间为1h～5h。
[0021]在其中一个实施例中，所述纳米氧化铝的粒径为2000nm～8000nm。
[0022]在其中一个实施例中，所述纳米氧化铝的纯度≥99.99％。
[0023]在其中一个实施例中，所述改性剂的纯度为BR级。
[0024]在其中一个实施例中，用于制备所述改性纳米氧化铝的所述原料还包括表面活性剂。
[0025]在其中一个实施例中，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠(SDS)、月桂酸钠、硅烷偶联剂和吐温80中的一种或多种。
[0026]在其中一个实施例中，所述纳米氧化铝和所述表面活性剂的质量比为(2～10)：1。
[0027]本专利技术还提供一种改性纳米氧化铝，由如上所述的改性纳米氧化铝的制备方法制得。
[0028]本专利技术还提供一种抗菌瓷砖，其制备原料包括瓷砖、釉料和如上所述的改性纳米氧化铝。
[0029]本专利技术还提供如上所述抗菌瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
[0030]将所述釉料与所述改性纳米氧化铝于分散介质中混合，进行第二球磨处理制备浆料；
[0031]将所述浆料涂覆在瓷砖表面，烧制。
[0032]在其中一个实施例中，所述分散介质为水。
[0033]在其中一个实施例中，所述纳米氧化铝胶体与釉料的质量比为1:(10～200)。
[0034]在其中一个实施例中，所述浆料在所述瓷砖表面的涂覆厚度为1mm～2mm。
[0035]在其中一个实施例中，第二球磨处理的参数包括：球磨介质为粒径为1mm～5mm的玛瑙珠，转速为300rpm～600rpm，时间为10min～60min。
[0036]在其中一个实施例中，烧制的参数包括：温度为1200℃～1300℃，时间为20min～60min。
[0037]本专利技术具有如下有益效果：
[0038]本专利技术提供的改性纳米氧化铝的制备方法，包括将纳米氧化铝、改性剂和分散剂混合，进行球磨处理的步骤，通过球磨在纳米氧化铝表面碰撞出活性位点，改性剂通过活性位点接枝在纳米氧化铝上，赋予改性纳米氧化铝优异的抗菌性；并且，通过本专利技术的方法对纳米氧化铝进行机械(球磨)
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化学改性，会明显地改善纳米氧化铝的分散性能，使其不易团聚。此外，本专利技术对纳米氧化铝进行改性的方法工艺简单，操作简便，生产效率高，可节约时间和能耗，降低生产成本，无污染，对环境友好，适合工业化生产。
[0039]经测试，按照本专利技术改性纳米氧化铝的制备方法制得的改性纳米氧化铝，其对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度(MIC)为25ppm，对大肠杆菌的最低抑菌浓度为25ppm，抗菌性十分优异，可用于制备抗菌性优异的抗菌瓷砖，且其制备方法简单，无需复杂的设备，成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将用于制备所述改性纳米氧化铝的各原料混合，进行球磨处理；所述原料包括纳米氧化铝、改性剂和分散剂；所述改性剂选自青蒿素、抗菌肽、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基壳聚糖中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化铝和所述改性剂的质量比为(1～10)：1。3.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，所述抗菌肽选自天蚕素、蛙皮素、蜜蜂抗菌肽和牛抗菌肽中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，所述分散剂为水，所述纳米氧化铝与所述水的质量比为1：(20～1000)；或所述分散剂为有机溶剂，所述纳米氧化铝与所述有机溶剂的质量比为1：(100～10000)。5.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，球磨处理采用的球磨介质为粒径为0.05mm～0.5mm的氧化锆珠；和/或所述纳米氧化铝与所述球磨介质的质量比为1：(50～1000)。6.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，球磨处理的温度为20℃～40℃，球磨处理的转速为200rpm～500rpm，时间为1h～5h。7.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化铝的粒径为2000nm～8000nm；和/或所述纳米氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文富，杨姗姗，赵宇亮，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：